在现代化工厂里,利用机器人及机器视觉技术提升生产的效率和自动化程度具有重要的应用价值,尤其是机器人技术与机器视觉技术结合组成的具有一定自主决策能力的检测、加工或者分拣系统。本文结合视觉技术以及机器人应用技术的发展现状,从各类视觉系统的特点分析入手,重点对比了单目视觉系统和双目视觉系统的优缺点,由于单目视觉系统具有硬件结构简单性价比高、对硬件设备要求较低、易于工业现场布置等优点,因此本文从实际实验出发研究了基于单目视觉的工件定位和机器人抓取技术,主要思路和创新如下:针对单目视觉难以进行工件三维空间位姿识别问题,确立了从实验入手,实验与理论分析相结合的基于单目视觉的工件定位与机器人抓取技术的研究路线,并进行了实验平台的搭建。为了解决金属工件表面反光,纹理特征容易丢失造成的难以识别与定位误差较大的问题,本文通过实验分别确定了适合金属材料的平面工件和三维工件的图像预处理和识别方案。针对生产线上普通工件的单目视觉定位和机器人抓取引导的典型应用场合分三步进行研究:首先针对常规平面工件的定位和抓取的应用,从单目相机的成像模型入手对平面工件的单目视觉定位进行理论分析,确定单目视觉工件定位与抓取要解决的基本问题。其次对于具有简单形状的三维工件的定位应用,以具有三维形状的螺母的定位为例,分析基于先验性约束关系的三维工件单目视觉定位方案并进行实验验证。该方案通过识别标定平面内的点并获得其空间位姿结合已知的先验性约束关系实现了目标的单目视觉定位进而引导机器人抓取。基于先验性约束条件进行定位和机器人抓取的方案虽然软硬件结构较为简单,但由于先验性条件的限制该方案缺乏普遍适用性,尤其是针对外形复杂工件,难以进行定位方案的设计,因此针对以上问题提出了基于已知CAD模型的工件定位与机器人抓取的方案:方案分两步实现工件的定位,首先通过模板匹配估计工件的位置和姿态参数,之后将得到的位置姿态参数作为迭代的初始参数进行多次实时迭代获得工件真实的位置姿态参数。实验结果证明了方案的可行性,相对于其他方案基于已知CAD模型的工件定位方案更具灵活性,为单目视觉引导的机器人抓取系统的研究提供了新的思路。